嵌入式Linux系统开发教程实验报告

嵌入式实验报告

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实验一熟悉嵌入式系统开发环境

一、实验目的

熟悉 Linux 开发环境，学会基于S3C2410 的Linux 开发环境的配置和使用。使用Linux的armv4l-unknown-linux-gcc 编译，使用基于NFS 方式的下载调试，了解嵌入式开发的基本过程。

二、实验内容

本次实验使用 Redhat Linux 9.0 操作系统环境,安装ARM-Linux 的开发库及编译器。创建一个新目录，并在其中编写hello.c 和Makefile 文件。学习在Linux 下的编程和编译过程，以及ARM 开发板的使用和开发环境的设置。下载已经编译好的文件到目标开发板上运行。

三、实验设备及工具

硬件：：UP-TECH S2410/P270 DVP 嵌入式实验平台、PC 机Pentium 500 以上, 硬盘10G 以上。

软件：PC 机操作系统REDHAT LINUX 9.0＋超级终端（或X-shell）＋AMR-LINUX 开发环境。

四、实验步骤

1、建立工作目录

[root@localhost root]# mkdir hello

[root@localhost root]# cd hello

2、编写程序源代码

我们可以是用下面的命令来编写hello.c的源代码，进入hello目录使用vi 命令来编辑代码：

[root@localhost hello]# vi hello.c

按“i”或者“a”进入编辑模式，将上面的代码录入进去，完成后按Esc 键进入命令状态，再用命令“：wq!”保存并退出。这样我们便在当前目录下建立了一个名为hello.c的文件。

hello.c源程序：

＃include

int main() {

char name[20];

scanf(“%s”,name);

printf(“hello %s”,name);

return 0;

}

3、编写Makefile

要使上面的hello.c程序能够运行，我们必须要编写一个Makefile文件，Makefile文件定义了一系列的规则，它指明了哪些文件需要编译，哪些文件需要先编译，哪些文件需要重新编译等等更为复杂的命令。使用它带来的好处就是自动编译，你只需要敲一个“make”命令整个工程就可以实现自动编译。

Makefile源程序：

CC= armv4l-unknown-linux-gcc

EXEC = hello

OBJS = hello.o

CFLAGS +=

LDFLAGS+= –static

all: $(EXEC)

$(EXEC): $(OBJS)

$(CC) $(LDFLAGS) -o $@ $(OBJS)

clean:

-rm -f $(EXEC) *.elf *.gdb *.o

下面我们来简单介绍这个Makefile 文件的几个主要部分：

CC 指明编译器

EXEC 表示编译后生成的执行文件名称

OBJS 目标文件列表

CFLAGS 编译参数

LDFLAGS 连接参数

all: 编译主入口

clean：清除编译结果

注意：“$(CC) $(LDFLAGS) -o $@ $(OBJS)”和“-rm -f $(EXEC) *.elf *.gdb *.o”前空白由一个Tab 制表符生成，不能单纯由空格来代替。

与上面编写 hello.c的过程类似，用vi来创建一个Makefile文件并将代码录入其中。

[root@localhost hello]# vi Makefile

4、编译应用程序

在上面的步骤完成后，我们就可以在hello 目录下运行“make”来编译我们的程序了。如果进行了修改，重新编译则运行:

[root@localhost hello]# make clean//编译应用程序

[root@localhost hello]# make//下载调试

注意：编译、修改程序都是在宿主机（本地PC 机）上进行，不能在超级终端下进行。

5、下载调试

在宿主PC计算机上启动NFS服务，并设置好共享的目录，(这里将刚生成的根目录/arm2410cl作为共享目录，以下实验同理)具体配置请参照前面第一章第四节中关于嵌入式Linux 环境开发环境的建立。在建立好NFS共享目录以后，我们就可以进入超级终端中建立开发板与宿主PC机之间的通讯了。

[/mnt/yaffs] mount -t nfs -o nolock 192.168.0.56:/arm2410cl /host //超级终端中执行如果不想使用我们提供的源码的话，可以再建立一个NFS 共享文件夹。如/root/share，

我们把我们自己编译生成的可执行文件复制到该文件夹下，并通过超级终端挂载到开发板上。

[root@localhost hello]# cp hello /root/share //虚拟机中

[/mnt/yaffs] mount -t nfs -o nolock 192.168.0.56:/root/share /host //超级终端中

再进入/host目录运行刚刚编译好的hello程序，查看运行结果。

[/mnt/yaffs] cd /host //超级终端中

[/host] ./hello

hello world

（1）在PC计算机上启动NFS 服务，并设置好共享的目录。

启动 Red Hat Linux –>点击“主菜单”->选择“系统设置”->“服务器设置”->“NFS服务器”->“增加”->“基本”下：点击“浏览”选择“/”下的“arm2410cl/”；“确定”；“主机：192.168.0.* ”；“基本权限”选择“读/写”；“确定”。->“常规选项”下：选择：“允许来自高于1024的端口的连接”，其他不选；确定。

（2）在建立好NFS共享目录以后，进入minicom 中建立开发板与宿主PC机之间的通讯

新建终端

[root@localhost root]# minicom//服务器

新建终端

[root@localhost root]#ifconfig eth0 192.168.0.10 //设置主机地址

[root@localhost root]#ifconfig //查看地址

在服务器下：

[/mnt/yaffs] mount -t nfs –o nolock 192.168.0.56:/arm2410cl /var

注意：开发板挂接宿主计算机目录只需要挂接一次便可，只要开发板没有重起，就可以一直保持连接。这样可以反复修改、编译、调试，不需要下载到开发板。

6、实验截图

7、测试结果

测试挂载成功，用mplayer xyz.avi命令播放视频

[root@localhost /]#cd /mnt/yaffs/mm

[root@localhost /]#mplayer xyz.avi

五、实验心得

本次实验比较简单，旨在让我们熟悉Linux开发环境，学会基于S3C2410的Linux开发环境的配置和使用。实验中我们创建了一个新目录，并在其中编写hello.c和Makefile文件。我们学习在Linux下的编程和编译过程，以及ARM 开发板的使用和开发环境的设置，下载已经编译好的文件到目标开发板上运行。学会使用Linux的armv4l-unknown-linux-gcc编译和基于NFS方式的下载调试，了解嵌入式开发的基本过程。

实验二S3C2410处理器A/D模块硬件设计

一、实验目的

1．熟悉硬件电路设计

2．掌握简单的S3c2410处理器的电路设计。

3. 掌握protel软件的使用。

二、实验内容

使用protel 99se 做s3c2410处理器最小系统电路设计，A/D数据采集模块电路设计。

三、实验设备及工具

硬件：UP-TECH S2410/P270 DVP 嵌入式实验平台、PC 机Pentium 500 以上, 硬盘10G以上。

软件：PC 机操作系统REDHAT LINUX 9.0、超级终端（或X-shell）、ARM-LINUX 开发环境

五、实验原理

1、A/D 转换器

A/D 转换器是模拟信号源和CPU 之间联系的接口，它的任务是将连续变化的模拟信号转换为数字信号，以便计算机和数字系统进行处理、存储、控制和显示。在工业控制和数据采集及许多其他领域中，A/D 转换是不可缺少的。

A/D 转换器有以下类型：逐位比较型、积分型、计数型、并行比较型、电压－频率型，主要应根据使用场合的具体要求，按照转换速度、精度、价格、功能以及接口条件等因素来决定选择何种类型。常用的有以下两种：（1）双积分型的A/D 转换器；（2）逐次逼近型的A/D 转换器。

2、A/D 转换的重要指标

（1）分辨率(Resolution)

（2）精度(Accuracy)

（3）ARM 自带的十位A/D 转换器

（4）A/D 转换器在扩展板的连接（A/D 转换器在扩展板的接法如图2.4.2 所示，前三路通过电位器接到3.3v 电源上。）

图 2.4.2 A/D 转换器在扩展板上的接法

六、实验步骤

1、阅读理解源码

进入/arm2410cl/exp/basic/04_ad 目录，使用vi 编辑器或其他编辑器阅读理解源代码。

2、编译应用程序

运行make产生ad可执行文件

[root@localhost /]# cd /arm2410cl/exp/basic/04_ad/

[root@localhost 04_ad]# make

armv4l-unknown-linux-gcc -c -o main.o main.c

armv4l-unknown-linux-gcc -o ../bin/ad main.o -lpthread

armv4l-unknown-linux-gcc -o ad main.o -lpthread

[root@localhost 04_ad]# ls

ad hardware.h main.o Makefile.bak s3c2410-adc.h

bin main.c Makefile readme.txt src

3、下载调试

到超级终端窗口，使用 NFS mount 开发主机的/arm2410cl 到/host 目录。[/mnt/yaffs] mount -t nfs -o nolock 192.168.0.56:/arm2410cl /host

[/mnt/yaffs]insmod ad/s3c2410-adc.o

[/mnt/yaffs]cd /host/exp/basic/04_ad

[/host/exp/basic/04_ad]./ad

Press Enter key exit!

a0= 0.0032 a1= 3.2968 a2= 3.2968

我们可以通过调节开发板上的三个黄色的电位器，来查看a0、a1、a2 的变化。

4、原理图

5、实验截图

七、实验心得

通过本次试验，我学会了A/D接口原理，了解实现A/D系统对于硬件要求。阅读ARM芯片文档，掌握ARM的A/D相关寄存器的功能，熟悉ARM系统硬件的A/D相关接口，还了解在Linux环境下对S3C2410芯片的8通道10位A/D模块的硬件设计。

实验三Kernel与root的设计和烧写

一、实验目的

1．掌握Linux内核配置与裁剪的方法

2．理解根文件系统配置。

3. 掌握嵌入式系统内核和根文件系统的烧写的过程。

二、实验内容

对嵌入式Linux系统进行裁剪、配置和编译，生成自己需要的操作系统映像文件，并将其烧写到flash中。

三、实验设备及工具

硬件：UP-NETARM2410-S嵌入式实验仪、PC机pentumn500以上、硬盘40G以上、内存大于256M。

软件：PC机操作系统REDHAT LINUX 9.0 、MINICOM 、AMRLINUX开发环境.

四、实验步骤

1、设计过程：

2、烧写过程：

（一）、超级终端设置

1、运行Windows 系统下开始→所有程序→附件→通讯→超级终端（HyperTerminal），新建一个通信终端。如果要求输入区号、电话号码等信息请随意输入，出现如图1.5.1 所示对话框时，为所建超级终端取名为arm，可以为其选一个图标。单击“确定”按钮。

2、在接下来的对话框中选择ARM 开发平台实际连接的PC 机串口（如COM1），按确定后出现如图1.5.2 所示的属性对话框，设置通信的格式和协议。这里波特率为115200，数据位8，无奇偶校验，停止位1，无数据流控制。按确定完成设置。

3、完成新建超级终端的设置以后，可以选择超级终端文件菜单中的另存为，把设置好的超级终端保存在桌面上，以备后用。用串口线将PC 机串口和平台UART0 正确连接后，就可以在超级终端上看到程序输出的信息了。

（二）、串口下载烧写

在 Windows xp 平台下通过超级终端烧写vivi(bootloader)、内核（Kernel）、根文件系

统（root）的步骤如下：

1、格式化flash

打开超级终端，先按住PC 机键盘的Back Space 键，然后启动2410-S，进入vivi，按照以下命令格式化flash，重新分区。

vivi>bon part 0 128k 192k 1216k 4288k:m 64704k 回车

2、烧写vivi

这时已格式化flash，运行的是SDRAM 中的vivi.

vivi>load flash vivi x 回车

此时超级终端提示：

Ready for downloading using xmodem...

Waiting...

点击超级终端任务栏上“传送”下拉菜单中的“发送文件”，选择协议为Xmodem，选择

镜像文件vivi，点击“发送”，10 秒左右vivi 就烧写到flash 里了.

这时要复位2410－S,重新进入vivi>来烧写kernel,root.

3、烧写内核映象zImage

vivi>load flash kernel x 回车

出现提示：

Ready for downloading using xmodem...

Waiting...

点击超级终端任务栏上“传送”下拉菜单中的“发送文件”，选择镜像文件zImage，协议

为Xmodem,点击“发送”，4 分钟左右zImage 传输完毕，zImage先传输到SDRAM 中，再把数据从SDRAM 复制到flash 里，请等待这一过程结束到出现vivi>，再烧写root,否则会导致烧写kernel 失败。

4、烧写根文件系统（root)

vivi>load flash root x 回车

Ready for downloading using xmodem...

Waiting...

点击超级终端任务栏上“传送”下拉菜单中的“发送文件”，选择镜像文件root.cramfs，

协议为Xmodem,点击“发送”，8 分钟左右root.cramfs 烧写完毕；

5、烧写应用程序

用2410-S 实验箱配套网线连接好2410-S 的NIC-1 网口和PC 机的网口,重启2410-S 进

入linux 操作系统的[/mnt/yaffs]下，注意配置IP 在同一网段，执行以下指令：[/mnt/yaffs]ifconfig －－查看IP

[/mnt/yaffs]ifconfig eth0 192.168.0.111 －－配置eth0 IP

[/mnt/yaffs]inetd －－启动ftp

打开ftp 软件FlashFXP（在光盘中/img/flashvivi 目录中提供），点击界面中上部黄色闪

电符号，建立快速连接，输入地址192.168.0.111，用户名：root，密码：无。连接进入ftp

服务,上传“yaffs.tar.bz2”到2410-S 的/var 文件夹下,3 分钟左右上传完

毕。

[/mnt/yaffs]cd .. －－转换到/mnt 下

[/mnt]rm -rf /yaffs/* －－删除/yaffs 下文件

[/mnt]cd /var －－转到var 目录下

[/var]tar xjvf yaffs.tar.bz2 –C /mnt/yaffs －－解压yaffs.tar.bz2 到mnt/yaffs 目录下

如图1.5.9 所示，注意大小写（C 为大写），需5 分钟左右

解压缩结束，整个烧写实验就完成了。

五、实验心得

了解了Linux内核与root的知识，能够利用串口通讯下载方式完成它们的烧写过程。

实验四嵌入式软件设计与交叉编译

一、实验目的

1．掌握嵌入式Linux软件设计方法原理

2．掌握Makefile文件设计方法。

3. 熟悉Linux下静态库和共享库的设计。

二、实验内容

(1)编写一个带输入、输出的由5个文件组成的嵌入式软件；

(2)写好makefile文件，并上机调试；

(3)用变量指明两种编译器。

三、实验设备及工具

硬件：UP-NETARM2410-S嵌入式实验仪、PC机pentumn500以上、硬盘40G以上、内存大于256M。

软件：PC机操作系统REDHAT LINUX 9.0 、MINICOM 、AMRLINUX开发环境. 四、程序分析

input.h:

#define N 10

void input( char *s);

input.c：

#include

#include

Void input(char *s)

{

Printf(“input your name please:”);

Scanf(“%s”, s);

}

output.h

#define M 5

Void output(char *s)

output.c

#include

#include

Void output(char *s)

{

Printf(“hello %s!\n”, s);

}

main.c

#include

#include

#include “input.h”

#include “output.h”

int main( )

{

int i = 0 ;

char name[N];

input( name );

for( i=0; i

output( name );

return 0 ;

}

Makefile：

CC=armv4l-unknown-linux-gcc

EXEC=zc

OBJS=main.o input.o output.o

$(EXEC):$(OBJS)

$(CC) -o $(EXEC) $(OBJS)

install:

$(EXP_INSTALL) $(EXEC) $(INSTALL_DIR)

clean:

-rm -f $(EXEC) &.o

五、实验结果

pc机上执行时 # make //若已执行过，则用# make clean 清除后再执行# make # ./zc

结果：

[/mnt/yaffs]cd /host/exp/basic/zc/

[/host/exp/basic/zc]./zc

input your name,please:zc

hello zc!

hello zc!

hello zc!

hello zc!

hello zc!

六、实验心得

初步了解了交叉编译原理，GUN开发套件包括一系列开发测试工具，主要组件为Gcc。实验详细说明了基于ARM和Linux的嵌入式系统的交叉编译环境的建立方法，并给出了具体的步骤。实验结果表明，可以在x86平台编译调试ARM 平台上运行的程序。并通过实验认识嵌入式系统上C语言编程与普通PC机上C 语言编程的不同点，掌握使用交叉编译环境编译嵌入式系统程序的方法。

实验五嵌入式驱动程序设计

一、实验目的

1．学习在LINUX下进行驱动设计的原理。

2．掌握使用模块方式进行驱动开发调试的过程。

二、实验内容

在PC 机上编写简单的虚拟硬件驱动程序并进调试，实验驱动的各个接口函数的实现,分析并理解驱动与应用程序的交互过程。

三、实验设备及工具

硬件：UP-NETARM2410-S嵌入式实验仪、PC机pentumn500以上、硬盘40G以上、内存大于256M。

软件：PC机操作系统REDHAT LINUX 9.0 、MINICOM 、AMRLINUX开发环境

四、实验步骤

1、在PC（宿主机）上编译调试驱动程序。

（1）阅读和理解源代码

进入/arm2410cl/exp/drivers/01_demo，使用vi 编辑器或其他编辑器阅读理解源代码。

（2）编译驱动模块及测试程序

上面介绍了在Makefile 中有两种编译方法，可以在本机上使用gcc 也可以使用交叉编

?确定

?# KERNELDIR = /arm2410cl/kernel/linux-2.4.18-2410cl

?KERNELDIR = /usr/src/linux

（3）测试驱动程序

如果使用gcc 编译的话，需要通过下面的命令来建立设备节点，如果使用交叉编译器的话，不需要建立设备节点。

#mknod /dev/demo c 254 0

首先要插入驱动模块demo.o，然后可以用lsmod 命令来查看模块是否已经被插入，在不使用该模块的时候还可以用rmmod 命令来将模块卸载。

?insmod demo.o

?lsmod demo.o

?./test_demo

2、使用arm编译器在实验箱调试驱动程序。

五、实验结果分析

1．编译demo.c 为demo.o；编译test_demo.c 为test_demo。

gcc -c demo.c gcc -o test_demo test_demo.c

2．若编译器选择的是gcc（请查看Makefile文件）,需要用以下命令建立节点：#mknod /dev/demo c 254 0

若编译器选择的是armv4l-unknown-linux-gcc 则不需要mknod命令建立节

点。

3．使用insmod demo.o插入模块，使用lsmod 列出所有插入的模块。查看demo 的插入情况： #insmod demo.o

6. 运行test程序测试驱动的各个接口运行情况。

# ./test_demo

结果：

PC机上的运行结果：实验箱上的运行结果：

7.运行ad程序测试驱动的各个接口运行情况

六、实验心得

掌握了在Linux下常用编译器的使用，进一步掌握了Makefile的编写和使用以及Linux下的程序编译与交叉编译的过程。